Oligonukleotide,
Oligonucleotides, Oligos, Nucleinsäuren, Nucleic Acids
Oligonucleotide,
abgekürzt Oligos, sind heute aus der modernen
Molekularbiologie und Medizin nicht mehr wegzudenken, sei es als
einfache Primer
für PCR oder Sequenzierung, als fluoreszenzmarkierte Oligos
für
Real-Time-PCR oder in situ Hybridisierung, als Antisense-Oligos oder
Oligos für Gensynthesen.
Mit sogenanten DNA-Sysnthesizern werden Oligos durch automatisierte
Festphasensynthese hergestellt. Je nach Anwendung und Art der
Oligos (Länge, Modifikation, Menge, etc.) ist nach der
Synthese eine Reinigung mit Kartusche, HPLC oder PAGE notwendig. Eine
Identitätskontrolle der produzierten Oligos wird heutzutage
mit MALDI- oder ESI-Massenspektrometrie durchgeführt; die
Reinheit lässt sich am besten mit Kapillargelelektrophorese
(CE, CGE) bestimmen.
Mehr Infos im Oligoblog www.oligonucleotide.de
Kontakt:
info[crt]oligos.net
bitte
[crt} durch @ ersetzen
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Nucleinsäuren
In
den Jahren 1868 und 1869 konnte Friedrich Miescher1)
aus Zellkernen einen Stoff isolieren, der eine relativ große
Menge Phosphor enthielt, Säurecharakter hatte, im Alkalischen
löslich war, und dagegen im Sauren ausfiel. Er nannte diesen
Stoff
"Nuclein". R. Altmann2)
führte 1889 hierfür die Bezeichnung
"Nucleinsäure" ein.
In
der Folgezeit
gelang es durch Abbauuntersuchungen die Bausteine der
Nucleinsäuren zu identifizieren. So fanden A. Kossel und
Mitarbeiter die heterocyclischen Basen Adenin und Guanin aus der
Purinreihe3)
sowie Thymin4) und
Cytosin5)
aus der Pyrimidinreihe. Uracil wurde von A.
Ascoli6)
nachgewiesen. Als weitere Bestandteile entdeckten P.A. Levene und
Mitarbeiter die Zucker D-Ribose7)und
2-Desoxy-D-ribose8).
Entsprechend der Art dieser Pentosen werden zwei
Nucleinsäurearten
unterschieden, die Ribonucleinsäuren (RNA) und die
Desoxyribonucleinsäuren (DNA). In der RNA ist die Base Thymin
fast
vollständig durch Uracil ersetzt. Jeweils eine Pentose ist
über eine ß-glycosidische Bindung zwischen dem C(1)
des
Zuckers und dem N(1) (Pyrimidine) bzw. N(9) (Purine) mit einer der
heterocyclischen Basen verknüpft. Die so erhaltenen
Moleküle
werden Nucleoside genannt. Sind diese über die 3'- bzw.
5'-Hydroxylgruppe mit Phosphorsäure verestert, handelt es sich
um
sogenannte Nucleotide, die eigentlichen monomeren Bausteine der
Nucleinsäuren. Die Primärstruktur der
Nucleinsäuren wird
durch eine Abfolge von Nucleotiden, welche durch
Phosphodiester-brücken zwischen der 5'-Hydroxylgruppe der
einen
Pentose und der 3'-Hydroxylgruppe der nachfolgenden Pentose
verknüpft sind, gebildet. Es handelt sich folglich um ein
lineares
Makromolekül mit einem Rückgrat aus Ribose und
Phosphat; die
Nucleobasen sind nicht an der Kettenbildung beteiligt.
Einen
ersten
überzeugenden Beweis für die biologische Funktion der
DNA,
nämlich die Speicherung und Weitergabe der Erbinformation
konnten
O.T. Avery, C.M. Macleoad und M. McCarthy9)
im Jahre 1944 erbringen. Aufbauend auf Untersuchungen von E. Chargaff10)
und G.R. Wyatt11),
die feststellten, daß DNA jeweils äquivalente Mengen
an
Adenin und Thymin sowie an Guanin und Cytosin enthält, und
Röntgenbeugungsuntersuchungen von M. Wilkins und R. Franklin
stellten J.D. Watson und F.H.C. Crick im Jahre 1953 die
Sekundärstruktur, die sogenannte Doppelhelix12),
der DNA vor. Hierbei sind zwei gegenläufige
Polynucleotidstränge über spezifische
Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den
komplementären Basen
Adenin und Thymin sowie Guanin und Cytosin miteinander verbunden. Die
gepaarten Basen sind im Innern der Helix übereinander
geschichtet,
die Zucker-Phosphat-Kette bildet das äußere
Rückgrat.
Hydrophobe Wechselwirkungen und Van-der-Waals-Kräfte sorgen
für zusätzliche Stabilität dieser
Doppelhelix. Diese
Struktur steht im Einklang mit allen experimentellen Befunden und
erlaubt es die erforderliche Replikation der DNA bei der Zellteilung zu
erklären.
Ausgelöst
durch diese Entdeckung entfalteten sich auf breiter Basis
Aktivitäten mit dem Ziel Nucleinsäuren chemisch zu
synthetisieren; mit weitreichenden Auswirkungen auf Chemie, Biochemie,
Molekulare Genetik und Medizin. Als eine der bahnbrechenden
Entdeckungen sei hier nur die Entschlüsselung des genetischen
Codes13)
mittels synthetischer Oligonucleotide genannt.
1.
F. Miescher; Hoppe-Seyler's Med. Chem. Unters. 1871, 441
2.
R. Altmann; Arch. Anat. Physiol. 1889, 524
3.
A.Kossel; Z. Physiol. Chem. 1879, 3, 284; 1881, 5, 152; 1882, 6, 422;
1883, 7, 7
4.
A. Kossel, A. Neumann; Ber. Deut. Chem. Ges. 1893, 26, 2753
5.
A. Kossel, H. Steudel; Z. Physiol. Chem. 1902/03, 37, 177; 1903, 38, 49
6.
A. Ascoli; Z. Physiol. Chem. 1900/01, 161
7.
P.A. Levene, W.A. Jacobs; Ber. Deut. Chem. Ges.1909, 42, 2102, 2469,
2474, 2703
8.
P.A. Levene, L.A. Mikeska, T. Mori; J. Biol. Chem. 1930, 85, 785
9.
O.T. Avery, C.M. Macleoad, M. McCarthy; J. Exp. Med. 1944, 79, 137
10.
E. Chargaff; Experientia, 1950, 6, 201
11.
G.R. Wyatt; Biochem. J. 1951, 48, 584
12.
J.D. Watson, F. Crick; Nature 1953, 171, 737 und 964
13.
H.G. Khorana, H. B?chi, H. Ghosh, N. Gupta, T.M. Jacob, H.
Kössel,
R.A. Morgan, S.A. Narrang, E. Ohtsuka, R.D. Wells; Cold Spring
Harbor Symp. Quant. Biol. 1966, 31, 39